一種廢棄脫硝催化劑綜合利用的方法
【專利摘要】本發明涉及一種廢棄脫硝催化劑綜合利用的方法，屬于廢催化劑綜合利用領域。將廢棄的脫硝催化劑粉碎，然后通過酸浸還原將五氧化二釩從廢棄脫硝催化劑中分離，分離后的五氧化二釩經富集、氧化、沉釩和脫氨等操作達到提純的目的。本發明可以將廢棄脫硝催化劑中的五氧化二釩先與其他金屬氧化物分離，進而進行提純，而將分離出五氧化二釩后的物料用于代替鈦鐵礦作為硫酸法生產鈦白粉的原料，達到廢棄脫硝催化劑的綜合利用。
【專利說明】一種廢棄脫硝催化劑綜合利用的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種廢棄脫硝催化劑綜合利用的方法，屬于廢棄催化劑綜合利用領域。
【背景技術】
[0002]我國能源結構中，主要以煤炭能源為主，燃燒煤炭就會產生氮氧化物，氮氧化物(NOx)主要包括NO、NO2, N2O等，不僅會形成酸雨，還能導致化學煙霧，危害人類健康。隨著有關控制排放法規的日趨完善，NOx造成空氣污染越來越引起人們的重視。目前，選擇性催化還原(SCR)法被認為是最好的煙氣脫硝技術，具有較高的脫硝效率(可達90%)，且技術較為成熟，無二次污染，在國內外得到越來越多的應用。
[0003]目前SCR法常用的是高溫催化劑，其以TiO2為載體，主要成分為V2O5-WO3(MoO3)等金屬氧化物，這些成分占催化劑總量的90 %以上，其余的微量組分根據鍋爐燃用的具體煤種添加。
[0004]SCR脫硝催化劑通常采用“2+1”的安裝方式，即先安裝2層催化劑，約3年后再加裝第3層，3年后更換第I層催化劑，此后每2年更換一層催化劑。根據SCR催化劑3年左右的使用壽命來推算，到2015年將有至少27萬m 3的廢棄催化劑產生。
[0005]大量失效的廢催化劑如何處理、處置已經引起世界各國的高度重視。倘若對這些廢催化劑不加處置而隨意堆置的話，一方面會占用大量的土地資源，增加企業的成本；另一方面催化劑在使用過程當中所吸附的一些有毒、有害物質以及自身所含有的一些金屬元素會由于各種作用而進入到自然環境，特別是水體，給環境帶來嚴重危害；第三方面，廢催化劑丟棄，其中所含有的各種有價金屬資源未能得到回收利用，會造成有效資源的巨大浪費。所以，開展廢催化劑的回收利用既可以變廢為寶，化害為益，還可以解決相應的一系列潛在的環境污染問題，從而帶來可觀的經濟效益和社會效益。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種從廢棄的脫硝催化劑中回收釩組分，將廢棄脫硝催化劑中的五氧化二釩先與其他金屬氧化物分離，進而進行提純，而將分離出五氧化二釩后的物料用于代替鈦鐵礦作為硫酸法生產鈦白粉的原料，達到廢棄脫硝催化劑的綜合利用。
[0007]本發明提供的技術方案，一種廢棄脫硝催化劑綜合利用的方法，將廢棄的脫硝催化劑進行粉碎，然后通過酸浸還原、富集、氧化、沉釩和脫氨等操作達到分離提純五氧化二釩的目的，具體包括以下步驟:
(1)粉碎:廢棄脫硝催化劑粉碎至平均粒徑為0.25-0.30mm ；
(2)酸浸還原:向步驟(1)所得粉碎后的廢棄脫硝催化劑加入質量分數為40%-50%的硫酸溶液和還原劑，在90-120°C條件下反應2-3小時，硫酸溶液與廢脫硝催化劑質量比為
1.0-3.0，廢脫硝催化劑與還原劑質量之比為200-350，過濾得到濾液a和濾渣b ；
(3)富集:向步驟(2)得到的濾液a中加入質量分數為30%-45%的氫氧化鈉溶液，調節pH至7.0-9.0，在60-90°C條件下反應90_150min，過濾得到濾液c和濾渣d ；
(4)氧化:向步驟(3)得到的濾渣d中加入質量分數為30%-45%的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液與濾渣d的質量比為8-10，通入氧氣，在60-80°C條件下反應60-90min得到濾液e ；
(5)沉釩:向步驟(4)得到的濾液e中加入過量氯化銨，在室溫下反應1-2小時，過濾得到偏釩酸銨和濾液f ;
(6)脫氨:將步驟(5)得到的偏釩酸銨在450-550°C條件下煅燒1_2小時，得到五氧化二釩。
[0008]所述步驟(2)中的硫酸溶液來自于硫酸法生產鈦白粉產生的廢硫酸，質量分數為40%-50%。
[0009]所述步驟(2)中的還原劑為亞硫酸鈉。
[0010]所述步驟(2)中的濾渣b用于代替鈦鐵礦作為硫酸法生產鈦白粉的原料。
[0011]所述步驟(3)中的濾液c經過蒸發結晶得到硫酸鈉。
[0012]所述步驟(5)中的濾液f經過蒸發結晶得到氯化鈉。
[0013]本發明可以 將廢棄脫硝催化劑中的五氧化二釩與其他金屬氧化物先進行分離，進而進行提純，生產出市場需求的五氧化二釩、硫酸鈉、氯化鈉，五氧化二釩純度> 85%，回收率≥91.3% ;分離五氧化二釩后的濾渣(其中TiO2含量≥80%)可以用于代替鈦鐵礦作為硫酸法生產鈦白粉的原料。
【具體實施方式】
[0014]本發明提供一種廢棄脫硝催化劑綜合利用的方法，下面通過具體實施例對本發明做進一步闡述。
[0015]實施例1
1.向粉碎至平均粒徑為0.25mm的廢棄脫硝催化劑中加入質量分數為40%的硫酸溶液和亞硫酸鈉，硫酸溶液與廢脫硝催化劑質量比為1.0，廢脫硝催化劑與亞硫酸鈉質量比為200，在90°C條件下反應3小時，過濾得濾液a和濾渣b ；
2.將濾渣b輸送至硫酸法鈦白粉生產原料倉庫；向濾液a中加入質量分數為30%的氫氧化鈉溶液，調節pH至7.0,在60°C條件下反應150min,過濾得濾液c和濾洛d ；
3.將濾液c蒸發結晶得到硫酸鈉產品；向濾渣d中加入質量分數為30%的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液與濾渣d質量比為10，通入氧氣，在60°C條件下反應90min，得到濾液e ；
4.向濾液e中加入過量氯化銨，在室溫下反應2小時，過濾得到偏釩酸銨沉淀和濾液
f ;
5.將偏釩酸銨沉淀在550°C條件下煅燒I小時，得到五氧化二釩成品，成品中五氧化二釩含量為87% ;將濾液f蒸發結晶得到氯化鈉產品。
[0016]實施例2
1.向粉碎至平均粒徑為0.30mm的廢棄脫硝催化劑中加入質量分數為45%的硫酸溶液和亞硫酸鈉，硫酸溶液與廢脫硝催化劑質量比為2.0，廢脫硝催化劑與亞硫酸鈉質量比為300，在110°C條件下反應2小時，過濾得濾液a和濾渣b ;
2.將濾渣b輸送至硫酸法鈦白粉生產原料倉庫；向濾液a中加入質量分數為40%的氫氧化鈉溶液，調節pH至8.0,在80°C條件下反應120min,過濾得濾液c和濾洛d ；
3.將濾液c蒸發結晶得到硫酸鈉產品；向濾渣d中加入質量分數為40%的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液與濾渣d質量比為9，通入氧氣，在70°C條件下反應80min，得到濾液e ；
4.向濾液e中加入過量氯化銨，在室溫下反應1.5小時，過濾得到偏釩酸銨沉淀和濾液
f ;
5.將偏釩酸銨沉淀在500°C條件下煅燒I小時，得到五氧化二釩成品，成品中五氧化二釩含量為88% ;將濾液f蒸發結晶得到氯化鈉產品。
[0017]實施例3
1.向粉碎至平均粒徑為0.30mm的廢棄脫硝催化劑中加入質量分數為50%的硫酸溶液和亞硫酸鈉，硫酸溶液與廢脫硝催化劑質量比為3.0，廢脫硝催化劑與亞硫酸鈉質量比為350，在120°C條件下反應2小時，過濾得濾液a和濾渣b ;
2.將濾渣b輸送至硫酸法鈦白粉生產原料倉庫；向濾液a中加入質量分數為45%的氫氧化鈉溶液，調節pH至9.0,在90°C條件下反應90min,過濾得濾液c和濾洛d ；
3.將濾液c蒸發結晶得到硫酸鈉產品；向濾渣d中加入質量分數為45%的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液與濾渣d質量比為8，通入氧氣，在80°C條件下反應60min，得到濾液e ；
4.向濾液e中加入過 量氯化銨，在室溫下反應I小時，過濾得到偏釩酸銨沉淀和濾液
f ;
5.將偏釩酸銨沉淀在450°C條件下煅燒2小時，得到五氧化二釩成品，成品中五氧化二釩含量為88% ;將濾液f蒸發結晶得到氯化鈉產品。
【權利要求】
1.一種廢棄脫硝催化劑綜合利用的方法，其特征是:包括以下工藝步驟: (1)粉碎:廢棄脫硝催化劑粉碎至平均粒徑為0.25-0.30mm ； (2)酸浸還原:向步驟(1)所得粉碎后的廢棄脫硝催化劑加入質量分數為40%-50%的硫酸溶液和還原劑，在90-120°C條件下反應2-3小時，硫酸溶液與廢脫硝催化劑質量比為1.0-3.0，廢脫硝催化劑與還原劑質量之比為200-350，過濾得到濾液a和濾渣b ； (3)富集:向步驟(2)得到的濾液a中加入質量分數為30%-45%的氫氧化鈉溶液，調節pH至7.0-9.0，在60-90°C條件下反應90_150min，過濾得到濾液c和濾渣d ； (4)氧化:向步驟(3)得到的濾渣d中加入質量分數為30%-45%的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液與濾渣d的質量比為8-10，通入氧氣，在60-80°C條件下反應60-90min得到濾液e ； (5)沉釩:向步驟(4)得到的濾液e中加入過量氯化銨，在室溫下反應1-2小時，過濾得到偏釩酸銨和濾液f ; (6)脫氨:將步 驟(5)得到的偏釩酸銨在450-550°C條件下煅燒1_2小時，得到五氧化二釩。
2.如權利要求1所述的一種廢棄脫硝催化劑綜合利用的方法，其特征是:所述步驟(2)中的硫酸溶液來自于硫酸法生產鈦白粉產生的廢硫酸，質量分數為40%-50%。
3.如權利要求1所述的一種廢棄脫硝催化劑綜合利用的方法，其特征是:所述步驟(2)中的還原劑為亞硫Ife納。
4.如權利要求1所述的一種廢棄脫硝催化劑綜合利用的方法，其特征是:所述步驟(2)中的濾渣b用于代替鈦鐵礦作為硫酸法生產鈦白粉的原料。
5.如權利要求1所述的一種廢棄脫硝催化劑綜合利用的方法，其特征是:所述步驟(3)中的濾液c經過蒸發結晶得到硫酸鈉產品。
6.如權利要求1所述的一種廢棄脫硝催化劑綜合利用的方法，其特征是:所述步驟(5)中的濾液f經過蒸發結晶得到氯化鈉產品。
【文檔編號】C22B7/00GK103966447SQ201410212782
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月20日 優先權日:2014年5月20日
【發明者】張兵兵, 李俊峰, 凡廣生, 王學偉, 李翼然, 柳少軍, 王亞峰, 呂海濤, 郭婷婷, 盧曉莉, 李茂恩 申請人:漯河興茂鈦業股份有限公司